含Si-Ge硼酸鹽晶體結(jié)構(gòu)組分對非線性光學(xué)性質(zhì)的影響.pdf

1、非線性光學(xué)晶體是激光技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)材料，在軍事、醫(yī)療等方面有重要的應(yīng)用。為滿足激光技術(shù)的發(fā)展需求，目前仍需要探索能夠應(yīng)用于紫外、深紫外的非線性光學(xué)材料。硼酸鹽材料因陰離子基團多樣性、基團連接方式多變、相對短的紫外截止邊、較強的倍頻效應(yīng)等優(yōu)良的特性而得到廣泛關(guān)注。近年來，性質(zhì)優(yōu)良的四面體構(gòu)型的非線性光學(xué)晶體材料不斷涌現(xiàn)，然而此類結(jié)構(gòu)中四面體與材料光學(xué)性能之間的關(guān)系尚未明確。本文以指導(dǎo)探索新型非線性材料為目的，以含Si/Ge的硼酸鹽化合物為

2、載體，首次基于密度泛函理論系統(tǒng)的研究了目前已被發(fā)現(xiàn)的含Si/Ge的硼酸鹽化合物的電子結(jié)構(gòu)與光學(xué)性質(zhì)的關(guān)系，為包含四面體基元的新材料的設(shè)計、探索提供了新思路。研究結(jié)果如下：
　?。?）通過分析含R（R=Si, Ge）的硼酸鹽結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)隨著結(jié)構(gòu)中B:R>1到B:R<1，B-O形成基團由BO3平面基元、BO4四面體基元變?yōu)橹话珺O4四面體基元，并且結(jié)構(gòu)中的B-O基團由以環(huán)狀或鏈狀等方式相互連接變?yōu)橐枣湢罨蚬铝⒌幕鶊F存在。
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3、2）基于密度泛函理論研究發(fā)現(xiàn)，有平面三角形構(gòu)型的BO3存在的含硅氧或鍺氧四面體的硼酸鹽材料表現(xiàn)出了相對較強的倍頻效應(yīng)，但材料整體的光學(xué)性質(zhì)并不完全取決于BO3平面基元，BO4、RO4四面體構(gòu)型的陰離子基元對材料的光學(xué)性質(zhì)同樣有很重要的貢獻。通過研究單個O原子的態(tài)密度分布，得出此類結(jié)構(gòu)中四面體對光學(xué)性質(zhì)的顯著貢獻主要是因為四面體中橋氧的未成鍵p軌道相對于平面π共軛的BO3中O原子的p軌道更靠近價帶頂。此研究結(jié)果為可應(yīng)用于深紫外的含四面體材